22.09.2004

Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors

Haug H. , Koch S.

Wohl kaum ein Gebiet hat in den letzten 15 Jahren einen derart rasanten Aufschwung erlebt wie die Halbleitertechnologie und -optik. Nicht nur für Physiker ist es faszinierend zu erleben, wie schnell Resultate der Grundlagenforschung Anwendung finden und sogar den Alltagsbereich erobern. Diese Entwicklung ist noch längst nicht auf ihrem Höhepunkt, und sie wäre undenkbar ohne exzellente Lehrbücher, die aktuelle, oft komplizierte Forschungsergebnisse einem breiten Leserkreis zugänglich machen. Zu diesen Büchern zählt ganz besonders 'Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors', das seit seinem Erscheinen 1990 für viele Studenten und Wissenschaftler ein unverzichtbarer Begleiter gewesen ist. Die Autoren Hartmut Haug und Stephan Koch haben nicht nur die Entwicklung der Halbleiteroptik durch ihre eigenen Forschungen entscheidend geprägt, sondern es darüber hinaus verstanden, die wichtigsten Ergebnisse des Gebietes in ihrem Buch methodisch hervorragend darzustellen.

In diesem Jahr ist nun die vierte Auflage erschienen. Die Autoren haben darin der stürmischen Entwicklung des Gebietes in den 10 Jahren seit der dritten Auflage Rechnung getragen und ihr Buch mit großem Aufwand komplett überarbeitet. Die Darstellung ist noch homogener und, durch den Übergang zu LaTex, auch optisch ansprechender geworden.

Der erste Teil des Buches (Kapitel 1-11) entwickelt in sehr anschaulicher Weise die komplexen Grundlagen der Halbleiteroptik, einschließlich des erforderlichen Apparates der Festkörperphysik und Halbleiter-Nano­strukturen, des Elektronengases, der Abschirmung und der zweiten Quantisierung. Parallel dazu wird systematisch die Theorie optischer Übergänge in Halbleitern entwickelt, sowohl für Volumenhalbleiter als auch für quantum wells, quantum wires und quantum dots.

Damit ist der Leser bestens gerüstet für Teil 2 des Buches, der unmittelbar an aktuelle Forschungen heranführt. Ins Zentrum haben die Autoren die Grundgleichungen der modernen Halbleiteroptik gestellt - die Halbleiter-Bloch-Gleichungen. Sie werden in Kapitel 12 sehr gut verständlich eingeführt und anschließend auf ausgewählte wichtige Entwicklungen angewendet. Besonders wertvoll ist, dass die Theorie nun konsequent auch für mesoskopische Strukturen entwickelt wird - hervorzuheben sind insbesondere die Behandlung des exzitonischen optischen Stark-Effektes (Kap. 13) und von quantum dots (Kap. 20).

Die neue Ausgabe des Buches wird zweifellos (ohne Anspruch auf thematische Vollständigkeit, insbesondere zu elektronischen Eigenschaften oder Green-Funktionen zu erheben) für Fachleute auf dem Gebiet der Halbleiterphysik eine unverzichtbare Referenz und vielfältige Anregung sein. Gleichzeitig ist sie bestens geeignet für Neueinsteiger mit den Theoriekenntnissen des Physikvordiploms. Die in sich geschlossene Darstellung, die Themenwahl und die enge Anlehnung an experimentell relevante Situationen bieten ideale Grundlagen für eigene wissenschaftliche Beiträge zu einem der faszinierendsten Gebiete der modernen Physik.

Prof. Dr. Michael Bonitz, Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Kiel

 

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